Учебное пособие: Естествознание как наука
- статистическая физика;
- физическая кинетика.
Значение химии в современной цивилизации. Химия связана с:
• химической промышленностью;
• сельским хозяйством;
• фармакологией;
• пищевой промышленностью,
• производством СМС, лаков и красок.
Химия внедрилась в естественный круговорот веществ (например, ДДТ – дихлордифенилтрихлорметилметан- (ClC6H4)2CH-CCl3).
Концептуальные уровни современной химии.
Сложились 4 подхода к решению основной задачи – 4 концептуальных уровня химических знаний:
1. Учение о составе (17 – 19 в.в.) (Авогадро в 1811 г. ввел понятие «молекула» – микрочастица, способная к самостоятельному существованию)
2. Структурная химия (с 19 в.) (реакционная способность соединения зависит от химической активности отдельных фрагментов; хиральность – неодинаковость свойств веществ с левосторонней и правосторонней симметрией)
3. Учение о химических процессах (с 1950–х г.) (область взаимного проникновения химии, физики и биологии)
4. Эволюционная химия (с 1970–х г.) (поиск условий, при которых в процессе химических превращений происходит самосовершенствование катализаторов реакций; изучение самоорганизации химических систем, происходящей в живых клетках).
Основные направления современной химии. Химические процессы.
Химию принято разделять на пять разделов: неорганическая, органическая, физическая, аналитическая и химия высокомолекулярных соединений. Органическая химия – наиболее крупный раздел химии. Еще в 1910 г. С.В.Лебедев разработал промышленный способ получения бутадиена, а из него каучука.
В 1960-х годах было обнаружено самосовершенствование катализаторов в ходе химических реакций.
Основная задача современной химии – исследование генезиса (происхождения) свойств веществ и разработка методов получения веществ с заранее заданными свойствами.
А.Е. Арбузов: «Подражание живой природе есть химизм будущего». Основные направления биохимии - изучение биокатализа, установление структуры и синтез витаминов, белков, нуклеиновых кислот, антибиотиков и т.д.
Новые направления: химия экстремальных состояний (высокие температуры и давления), плазмохимия, элионные технологии – химические процессы в электрических полях.
Сущность химической эволюции.
В настоящее время открыты и получены на ускорителях 118 элементов.
6 из них - органогены (основные элементы биологических систем):
C, O, H, N, P, S. Их общая доля составляет ~ 97,4% в органических соединениях. 12 элементов – Na, K, Ca, Mg, Fe, Si, Al, Cl, Cu, Zn, Co, Mn ~ 1,6 %. Всего ~ 8 млн. химических соединений, из них только ~ 300 000 – неорганические соединения.
На Земле: O –47,0%, Si – 27,5%, Al – 8,8%, Fe – 4,6%, Ca –3,6%, Na - 2,6%, K –2,5%, Mg – 2,1%. С – на 16 месте. Весовая доля C, N, P, S – 0,24 %.
Таким образом, геохимические условия не сыграли существенной роли в отборе химических элементов для формирования органических систем.
Принципы отбора химических элементов:
1) способность образовывать прочные энергоемкие химические связи;